汽車制造商正在擴大電動汽車的行駛范圍，使其類似于汽油動力汽車。這就需要更大的電池，該電池會隨著驅動距離的增加而呈指數增長。圖1展示了不同電池系統和氫氣作為大小函數的估計行駛里程。

電池尺寸加倍不會線性地延長行駛距離，并且隨著重量的增加，車輛的效率會降低。鋰離子在能量密度方面的性能優于鉛酸，但沒有電池能與氫燃料電池或傳統的內燃機（未顯示）接觸的化石燃料相遇。與加大電池尺寸相比，擴大油箱的行駛范圍幾乎可以忽略不計。車輛的電池尺寸和重量有一個閾值；超過臨界點將產生負回報，并且由于增加的車輛重量而使效率受損。

圖1：電池大小與行駛里程的關系。電池過大并不能線性擴展驅動范圍

與化石燃料相比，電池的熱值低，用貨車為貨運列車，遠洋輪船或大型飛機供電幾乎沒有意義。一項研究表明，用電池代替煤油可使飛機在空中飛行不到10分鐘。成本是另一個問題，電池需要很長時間才能充電。用電化學裝置不可能像在罐中注滿液體或氣體燃料那樣快速方便地進行注油。充電也需要高功率。超快速的EV充電汲取了五個家庭的等效電力。為電動車隊充電可能會使城市昏暗。

相反，化石燃料的質量無法與干凈，安靜且只需輕按一下開關即可立即啟動的電池相媲美。盡管化石燃料便宜且容易獲得，但必須停止輕浮燃燒這種資源以拯救我們的星球。尋找環保，經濟和持久的替代品是一個挑戰；電池只能部分滿足此要求。

在過去的20年中，電池技術的進步不足以替代化石燃料。突破電池的界限讓我們想起了它的許多局限性，包括低能量密度。充電時間長，成本高且包裝退出之前壽命短，通常不會發出警告。表2說明了包括電池在內的普通燃料的能量密度。

表2：化石燃料和電池的能量密度

與電池相比，化石燃料的單位質量能量要高出許多倍，但與燃燒化石燃料相比，電力的利用效率更高。

如何延長電池壽命

購買電動汽車時，續駛里程是關鍵考慮因素。成本也很重要，但很少提到電池壽命。這可能不會引起輪胎問題，推銷員也不會在以后警告購買者可能的服務問題。出售的是清潔，安靜和令人振奮的電動推進器。納稅人的補貼也有幫助。

電池具有明確的壽命，而隨著我們手機中運行時間的減少，這一點顯而易見。電動汽車的倡導者可能會爭辯說，智能手機電池不能與電動汽車電池相比。這些產品完全不同。沒錯，但具有諷刺意味的是，兩者都使用鋰離子系統。本文從運行時間和壽命方面著眼于EV和移動電話中的電池。

移動電話中的電池為消費級電池，經過優化，可以以最低的成本獲得最長的運行時間。另一方面，考慮到使用壽命，EV電池符合行業標準。差異不止于此，關鍵的區別在于能量的分配方式。

一天結束時，手機會充電，并且可以充分利用存儲的能量，直到電池沒電為止。換句話說，用戶可以完全訪問所存儲的能量。更換新電池后，手機會提供良好的運行時間，但是隨著使用時間的增加，電池的使用時間會減少。在這種全周期模式下，鋰離子可傳遞約500個周期。用戶適應不斷減少的運行時間，并且作為消費類產品，電池壽命的終止通常與屏幕破裂或新型號的推出相對應。內置的過時功能非常適合設備制造商和零售商。

EV電池也會老化，并且容量會下降，但是EV制造商必須保證電池使用八年。這是通過加大電池尺寸來實現的。當電池是新的時，僅利用了大約一半的可用能量。這是通過將電池組僅充至80％而不是充滿電來完成的，并在使用了可用的行駛里程時放電至30％。隨著電池的褪色，需要更多的電池存儲空間。行駛里程保持恒定，但駕駛員不知道，電池逐漸充電到更高的水平，并放電得更深，以補償衰減。

一旦電池容量下降到80％，就會消耗過大的保護，并且電池維護系統（BMS）會進行完全充電和放電。這會使EV電池處于與手機相似的壓力水平，駕駛員開始注意到行駛距離減小。更換電池可能是必要的，但是成本將比內燃機高得多，并且比內燃機高。

當電池消失時，EV開始過時地模仿手機。這可能是買方充斥著更快，更閃光的模型的時候。智能手機用戶對此非常熟悉，但是價格會令人震驚。現在說電動汽車電池能持續多久還為時過早。有人說，電池的壽命將超過汽車，并在能量存儲系統中找到了第二種應用。

駕駛習慣和溫度也會影響老化，當在溫暖的氣候下運行的EV電池過早褪色時，該特性就會暴露出來。據了解，將電池保持在高溫和高充電狀態下會比積極駕駛造成更大的壓力。換句話說，將充滿電的鋰離子保持在30°C（86°F）或更高溫度下，比在中等溫度下行駛更能加速老化過程。許多EV電池都包括液體冷卻功能，以減少與熱相關的電池褪色。

苛刻的負載還會縮短電池壽命。由于其尺寸較大，即使在加速過程中，EV電池也只能承受適度的壓力。相比之下，移動電話在傳輸和處理數據時會從小的電池汲取連續的高電流。與驅動電動汽車相比，這給手機電池帶來了更大的壓力。電池也受到手機的脈沖負載而不是電動汽車的直流負載的負面影響。

EV不會向駕駛員透露電池容量，而只會以行駛里程的形式顯示充電狀態（SoC）。這樣做的部分原因是，如果在保修期結束時容量降至規定的水平以下，則會擔心會引起客戶投訴。知識越少越好。盡管通常可以使用維修人員的訪問代碼，但對手機電池也有相同的限制。新電池應具有100％的容量；80％是電池壽命的典型終止時間。

鋰離子動態應力測試（DST）

所有鋰離子電池都會隨著時間和使用而褪色，無論是在消費產品中還是在持久的工業用途中。圖3探索了具有不同充電和放電終點的鋰離子電池的壽命。

圖3：鋰離子的容量損失與充放電截止點的關系。限制完全充電和放電可延長電池壽命，但會降低利用率。

上表中的鋰離子電池性能良好，但最大的容量損失發生在充電至100％放電至25％（黑星）的電池組中。在85％到25％（綠色）之間循環可提供比充電至100％和放電至50％（深藍色）更長的使用壽命。

當鋰離子充電至75％放電至65％時，容量損失最低。但是，這將尺寸過大，并且電池利用率不足。這種做法被應用在衛星中，以達到較高的循環壽命，而對于地面應用而言則較少，因為這樣做會增加成本，尺寸和重量，超過合理的返回點。動態壓力測試不包括像手機一樣充至100％且放電至零的電池。一個完整的周期可提供最佳的電池利用率，但會降低使用壽命。

在實驗室測試的電池并不總是能夠復制真實的使用壽命，其結果往往比現場使用的結果要好。在實驗室環境中，電池通常在受控的溫度下以理想的充電和放電方式在幾個月內循環使用。現實生活中的隨機使用會增加熱量，振動和惡劣的充電習慣。

電池沒有固定的使用壽命，也不會突然死亡而是逐漸消失。環境條件決定了壽命，而不是獨自騎行。用戶可以通過避免超快充電，在中等溫度下工作以及避免充滿電來控制電池壽命。避免苛刻的負載和完全放電也有幫助。熱量是大多數電池的敵人，最壞的情況是將充滿電的鋰離子電池保持在高溫下。即使采取了最佳的保養措施，電池也只能使用一個季度，并且一旦電量耗盡，電池組最終將退役。